超长超大距离盾构隧道-长江隧道.ppt

超長距離超大直徑盾構隧道若干關鍵施工技術研究及應用 上海隧道工程股份有限公司總工程師楊國祥 2008年12月 泥水盾構開挖面穩定施工 超長距離隧道快速施工 隧道抗浮穩定性分析 聯絡通道施工風險控制 工程概況 主要匯報內容 結語 盾構進出洞施工 盾構施工風險預防 一 工程概況 上海長江隧道工程作為崇明越江通道 南隧北橋 的一部分南起上海浦東五好溝 北至長興島南端 地理位置 跨越九公里的長江天塹 而後與雙塔斜拉索大橋相連 直達崇明島 总投资126亿人民币 河勢 水文 徑流年平均流量2 9萬m3 s 年徑流量9240億m3 年輸沙總量近5億t 分流 北支分流3 南北港分流比穩定在40 60 一 工程概況 長江口屬典型的江心沙多島型潮汐河口 呈三級分汊 四口入海格局 隧道縱剖面 隧道縱坡2 9 隧道覆土按最大沖深 20m 控制 正常段1D 一 工程概況 隧道地质剖面 工程場區75 5m深度 相當標高 80 1m 以上的土層按其成因類型可劃分為8層 其中第 層又可細分為若干亞層 一 工程概況 層中承壓水水量豐富 勘察期間測得承壓水水頭標高 4 15 6 76m之間 據上海區域性資料 此承壓水水頭年呈週期性變化 水頭標高0 8m 工程建設規模為雙向雙管6車道公路隧道 圓隧道外徑15m 內徑13 7m 襯砌環寬2m 採用 15 43m泥水平衡盾構掘進機施工 掘進距離達7 5km 隧道平均覆土深度達30m以上 一 工程概况 设计規模 一 工程概况 同期超大直徑隧道比較 東京灣隧道 易北河第四隧道 竣工日期 1996年8月盾構機直徑 14 14m一次性推進距離 2 3km8台盾構雙向推進 江中對接 竣工日期 2002年盾構機直徑 14 20m一次性推進距離 2 1km 上海上中路隧道 同期超大直徑隧道比較 荷蘭綠心隧道 一 工程概况 竣工日期 2004年3月盾構機直徑 14 87m一次性推進距離 2 0km全長7Km 每2Km設一接收井 開工日期 2004年盾構機直徑 14 87m一次性推進距離 2 1km兩層雙向4車道 首次在工程實施前採用泥水盾構相似模型試驗 模擬在高水壓淺覆土條件下泥水盾構的推進試驗 進行超大斷面泥水盾構開挖面穩定 施工參數匹配的研究 二 泥水盾構開挖面穩定施工 模擬盾構試驗平臺模型試驗 採用超級計算機進行全三維的准動態和動態相結合的數值仿真 進行超大直徑長距離掘進施工的開挖面穩定的預測仿真分析 得出開挖面破壞時極限壓力和開挖面破壞形式 開挖面穩定預測仿真分析 网格变形 总位移 总应力 塑性区 二 泥水盾構開挖面穩定施工 利用曙光4000A超級計算機最新數值計算技術和平行計算法全三維視覺化數值仿真模擬盾構推進 二 泥水盾構開挖面穩定施工 模擬盾構推進數值仿真 總結出了一套不同施工條件下以及對周邊環境保護的盾構掘進施工參數匹配優化方法 二 泥水盾構開挖面穩定施工 超大直徑管片1 1模擬試驗研究 管片自重變形注漿壓力隧道抗浮能力 三 隧道抗浮穩定性分析 超大直徑管片1 1模擬試驗研究 三 隧道抗浮穩定性分析 多點注漿壓力的技術要求 多點注漿孔同時注漿單孔附加注漿壓力控制在0 3 0 6Mpa管片頂部注漿壓力為其他注漿孔位的2 3以下 三 隧道抗浮穩定性分析 三 隧道抗浮穩定性分析 漿液基本性能 高重度 高稠度 抗剪型 抗液化的單液同步漿研製 模型隧道上浮試驗研究 應用本專案研製的新型同步注漿漿液以及相應的施工工藝 隧道抗浮性能明顯優於傳統的漿液 隧道後期穩定性控制良好 三 隧道抗浮穩定性分析 三 隧道抗浮穩定性分析 同步施工增加抗浮稳定性 豎橫徑控制在0 2 0 4 D 相鄰管片高差8mm 三 隧道抗浮穩定性分析 四 盾構施工風險預防 可替換式刀頭及常壓工作艙 四 盾構施工風險預防 可替換式盾尾刷 第一道鋼絲刷 应急气囊 盾尾鋼板刷 第二道鋼絲刷 第三道鋼絲刷 針對超大斷面正面土體穩定 開發了大體積加固新技術 確保超大直徑泥水盾構出洞階段泥水壓力建立 五 盾構進出洞施工 洞圈止水 進出洞加固 冻结法加固 洞圈止水 選擇了凍結法和水泥土攪拌加固兩種方式在上海中環線隧道 盾構直徑14 87m 和上海長江隧道 盾構直徑15 43m 得到了應用 五 盾構進出洞施工 進出洞加固 盾構水中進洞 五 盾構進出洞施工 即時同步施工预制构件 六 超長距離隧道快速施工 即時同步施工工藝 L 滿足快速施工要求 六 超長距離隧道快速施工 盾構機 聯系鋼樑 管線轉接車架 快速施工理念融入盾構機設計 盾構機及各系統必須滿足快速施工要求 六 超長距離隧道快速施工 即時同步施工工藝 六 超長距離隧道快速施工 結合即時同步施工 採用無軌運輸 確保長距離高效水準運輸 超長距離隧道水平運輸技術 六 超長距離隧道快速施工 七 聯絡通道施工風險控制 上海長江隧道需在長江底下水壓力高達0 6Mpa的條件下施工8條聯絡通道 施工難度大 風險極高 經充分論證比選後決定採用冰凍法施工 為確保聯絡通道的施工安全 施工中採取以下技術措施 採用在隧道兩側打孔 喇叭口部分採用雙排孔凍結措施 以確保凍土帷幕的厚度 強度以及與管片的良好膠結 凍結孔開孔前 先打若干小孔探測地層穩定情況 每個鑽孔都設有密封裝置 以防鑽進時大量出砂 出水 在凍結過程和開挖過程中加強監測 佈置測溫孔和壓力釋放與觀測孔 全面監測凍土帷幕的形成過程 開挖施工時如遇凍土帷幕有明顯變形及時調整開挖構築工藝 設置安全門 防止突發事件的發生 聯絡通道支護結構 聯絡通道防護門 七 聯絡通道施工風險控制 七 聯絡通道施工風險控制 雙排孔凍結 七 聯絡通道施工風險控制 七 聯絡通道施工風險控制 七 聯絡通道施工風險控制 八 結語 上行線盾構2006年9月23日出洞2008年5月26日進洞下行線盾構2007年1月5日出洞2008年8月28日進洞工程品質優良 施工記錄 26m 天556m 月 八 結語 在經濟全球化趨勢的推動下 各國以及各城市間都將建立更為密切